C語言的謎題

lostinai發表於2014-03-14
C語言

http://coolshell.cn/articles/945.html

這幾天，本站推出了幾篇關於C語言的很多文章如下所示：

我們可以看到很多C語言相關的一些東西。比如《語言的歧義》主要告訴了大家C語言中你意想不到的錯誤以及一些歧義上的東西。而《誰說C語言很簡單》則通過一些看似你從來不可能寫出的程式碼來告訴大家C語言並不是一件容易事情。《6個變態的hello world》和《如何弄亂C的原始碼》則以一種極端的方式告訴大家，不要以為我們們自己寫不出混亂的程式碼，每個程式設計師其實都有把程式碼搞得一團亂的潛質。通過這些文章，相信你對程式設計或是你覺得很簡單的C語言有了一些瞭解。是的，很不容易吧，以前是不是低估了程式設計和C語言？今天是否我們又在低估C++和Java呢？

本篇文章《C語言的謎題》展示了14個C語言的迷題以及答案，程式碼應該是足夠清楚的，而且我也相信有相當的一些例子可能是我們日常工作可能會見得到的。通過這些迷題，希望你能更瞭解C語言。如果你不看答案，不知道是否有把握回答各個謎題？讓我們來試試。

1、下面的程式並不見得會輸出 hello-std-out，你知道為什麼嗎？

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#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() 
{
    while(1)
    {
        fprintf(stdout,"hello-std-out");
        fprintf(stderr,"hello-std-err");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

參考答案：stdout和stderr是不是同裝置描述符。stdout是塊裝置，stderr則不是。對於塊裝置，只有當下面幾種情況下才會被輸入，1）遇到回車，2）緩衝區滿，3）flush被呼叫。而stderr則不會。

2、下面的程式看起來是正常的，使用了一個逗號表示式來做初始化。可惜這段程式是有問題的。你知道為什麼呢？

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#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int a = 1,2;
    printf("a : %d\n",a);
    return 0;
}

參考答案：這個程式會得到編譯出錯（語法出錯），逗號表示式是沒錯，可是在初始化和變數宣告時，逗號並不是逗號表示式的意義。這點要區分，要修改上面這個程式，你需要加上括號： int a = (1,2);

3、下面的程式會有什麼樣的輸出呢？

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#include <stdio.h>
int main()
{
    int i=43;
    printf("%d\n",printf("%d",printf("%d",i)));
    return 0;
}

參考答案：程式會輸出4321，你知道為什麼嗎？要知道為什麼，你需要知道printf的返回值是什麼。printf返回值是輸出的字元個數。

4、下面的程式會輸出什麼？

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#include <stdio.h>
int main() 
{
    float a = 12.5;
    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", (int)a);
    printf("%d\n", *(int *)&a);
    return 0; 
}

參考答案：
該項程式輸出如下所示，
0
12
1095237632
原因是：浮點數是4個位元組，12.5f 轉成二進位制是：01000001010010000000000000000000，十六進位制是：0×41480000，十進位制是：1095237632。所以，第二和第三個輸出相信大家也知道是為什麼了。而對於第一個，為什麼會輸出0，我們需要了解一下float和double的記憶體佈局，如下：

  • float: 1位符號位(s)、8位指數(e)，23位尾數(m,共32位)
  • double: 1位符號位(s)、11位指數(e)，52位尾數(m,共64位)

然後，我們還需要了解一下printf由於型別不匹配，所以，會把float直接轉成double，注意，12.5的float和double的記憶體二進位制完全不一樣。別忘了在x86晶片下使用是的反位元組序，高位位元組和低位字位要反過來。所以：

  • float版：0×41480000 (在記憶體中是：00 00 48 41)
  • double版：0×4029000000000000 (在記憶體中是：00 00 00 00 00 00 29 40)

而我們的%d要求是一個4位元組的int，對於double的記憶體佈局，我們可以看到前四個位元組是00，所以輸出自然是0了。

這個示例向我們說明printf並不是型別安全的，這就是為什麼C++要引如cout的原因了。

5、下面，我們再來看一個交叉編譯的事情，下面的兩個檔案可以編譯通過嗎？如果可以通過，結果是什麼？

file1.c

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int arr[80];

file2.c

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extern int *arr;
int main() 
{     
    arr[1] = 100;
    printf("%d\n", arr[1]);
    return 0; 
}

參考答案：該程式可以編譯通過，但執行時會出錯。為什麼呢？原因是，在另一個檔案中用 extern int *arr來外部宣告一個陣列並不能得到實際的期望值，因為他們的型別並不匹配。所以導致指標實際並沒有指向那個陣列。注意：一個指向陣列的指標，並不等於一個陣列。修改：extern int arr[]。（參考：ISO C語言 6.5.4.2 節）

6、請說出下面的程式輸出是多少？並解釋為什麼？（注意，該程式並不會輸出 “b is 20″）

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#include <stdio.h>
int main() 
{     
    int a=1;     
    switch(a)     
    {  
        int b=20;         
        case 1:
            printf("b is %d\n",b);
            break;
        default:
            printf("b is %d\n",b);
            break;
    }
    return 0;
}

參考答案：該程式在編譯時，可能會出現一條warning: unreachable code at beginning of switch statement。我們以為進入switch後，變數b會被初始化，其實並不然，因為switch-case語句會把變數b的初始化直接就跳過了。所以，程式會輸出一個隨機的記憶體值。

7、請問下面的程式會有什麼潛在的危險？

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#include <stdio.h>
int main() 
{     
    char str[80];
    printf("Enter the string:");
    scanf("%s",str);
    printf("You entered:%s\n",str);
    return 0;
}

參考答案：本題很簡單了。這個程式的潛在問題是，如果使用者輸入了超過80個長度的字元，那麼就會有陣列越界的問題了，你的程式很有可以及會crash了。

8、請問下面的程式輸出什麼？

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#include <stdio.h>
int main() 
{
    int i;
    i = 10;
    printf("i : %d\n",i);
    printf("sizeof(i++) is: %d\n",sizeof(i++));
    printf("i : %d\n",i);
    return 0;
}

參考答案：如果你覺得輸出分別是，10，4，11，那麼你就錯了，錯在了第三個，第一個是10沒有什麼問題，第二個是4，也沒有什麼問題，因為是32位機上一個int有4個位元組。但是第三個為什麼輸出的不是11呢？居然還是10？原因是，sizeof不是一個函式，是一個操作符，其求i++的型別的size，這是一件可以在程式執行前（編譯時）完全的事情，所以，sizeof(i++)直接就被4給取代了，在執行時也就不會有了i++這個表示式。

9、請問下面的程式的輸出值是什麼？

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
#define SIZEOF(arr) (sizeof(arr)/sizeof(arr[0]))
#define PrintInt(expr) printf("%s:%d\n",#expr,(expr))
 
int main()
{
    /* The powers of 10 */
    int pot[] = {
                    0001,
                    0010,
                    0100,
                    1000
                };
 
    int i;
    for(i=0;i<SIZEOF(pot);i++)
        PrintInt(pot[i]);
         
    return 0;
}

參考答案：好吧，如果你對於PrintInt這個巨集有問題的話，你可以去看一看《語言的歧義》中的第四個示例。不過，本例的問題不在這裡，本例的輸出會是：1，8，64，1000，其實很簡單了，以C/C++中，以0開頭的數字都是八進位制的。

10、請問下面的程式輸出是什麼？（絕對不是10）

#include 
#define PrintInt(expr) printf("%s : %dn",#expr,(expr))

int main()  
{
    int y = 100;
    int *p;
    p = malloc(sizeof(int));
    *p = 10;
    y = y/*p; /*dividing y by *p */;
    PrintInt(y);
    return 0;
}

參考答案：本題輸出的是100。為什麼呢？問題就出在 y = y/*p;上了，我們本來想的是 y / (*p) ，然而，我們沒有加入空格和括號，結果y/*p中的 /*被解釋成了註釋的開始。於是，這也是整個惡夢的開始。

11、下面的輸出是什麼？

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#include <stdio.h>
int main() 
{
    int i = 6;
    if( ((++i < 7) && ( i++/6)) || (++i <= 9))
        ;
 
    printf("%d\n",i);
    return 0;
}

參考答案：本題並不簡單的是考字首++或反綴++，本題主要考的是&&和||的短路求值的問題。所為短路求值：對於（條件1 && 條件2），如果“條件1”是false，那“條件2”的表示式會被忽略了。對於（條件1 || 條件2），如果“條件1”為true，而“條件2”的表示式則被忽略了。所以，我相信你會知道本題的答案是什麼了。

12、下面的C程式是合法的嗎？如果是，那麼輸出是什麼？

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#include <stdio.h>
int main() 
{
    int a=3, b = 5;
 
    printf(&a["Ya!Hello! how is this? %s\n"], &b["junk/super"]);
     
    printf(&a["WHAT%c%c%c  %c%c  %c !\n"], 1["this"],
        2["beauty"],0["tool"],0["is"],3["sensitive"],4["CCCCCC"]);
         
    return 0; 
}

參考答案：
本例是合法的，輸出如下：

Hello! how is this? super
That is C !

本例主要展示了一種另類的用法。下面的兩種用法是相同的：

“hello”[2]
2["hello"]

如果你知道：a[i] 其實就是 *(a+i)也就是 *(i+a)，所以如果寫成 i[a] 應該也不難理解了。

13、請問下面的程式輸出什麼？（假設：輸入 Hello, World）

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#include <stdio.h>
int main() 
{
    char dummy[80];
    printf("Enter a string:\n");
    scanf("%[^r]",dummy);
    printf("%s\n",dummy);
    return 0;
}

參考答案：本例的輸出是“Hello, Wo”，scanf中的”%[^r]“是從中作梗的東西。意思是遇到字元r就結束了。

14、下面的程式試圖使用“位操作”來完成“乘5”的操作，不過這個程式中有個BUG，你知道是什麼嗎？

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#include <stdio.h>
#define PrintInt(expr) printf("%s : %d\n",#expr,(expr))
int FiveTimes(int a) 
{
    int t;
    t = a<<2 + a;
    return t;
}
 
int main() 
{
    int a = 1, b = 2,c = 3;
    PrintInt(FiveTimes(a));
    PrintInt(FiveTimes(b));
    PrintInt(FiveTimes(c));
    return 0;
}

參考答案：本題的問題在於函式FiveTimes中的表示式“t = a<<2 + a;”，對於a<<2這個位操作，優先順序要比加法要低，所以這個表示式就成了“t = a << (2+a)”，於是我們就得不到我們想要的值。該程式修正如下：

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int FiveTimes(int a) 
{
    int t;
    t = (a<<2) + a;
    return t;
}

（全文完）

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